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프랑스 빠히-슈드 대학(Paris-Sud University), 데카르트 대학(Descartes University)의 연구진은 분자들이 뉴런을 통해서 어떻게 이동하는지를 정밀하게 측정할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 이 기술은 자폐증과 알츠하이머병과 같은 질병의 경우에 뉴런을 통한 분자들의 이동이 어떻게 변하는지를 관찰하는데 사용될 수 있다. 신경 전달 물질 수용체(neurotransmitter receptor)와 같은 분자들은 뉴런을 통해서 이동하지만, 뇌 질환 환자의 경우에 약간씩 변형되어서 이동된다고 알려져 있다. 이번 연구진은 30 nm의 형광 나노다이아몬드를 추적함으로써 세포 내 분자 수송의 변화를 측정할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 나노다이아몬드는 나노결정 속의 질소-공공(nitrogen-vacancy) 컬러 센터(colour center) 때문에 형광을 발한다. 이런 질소-공공 센터는 현재 많은 생물학적 분야에 활용되고 있고, 뉴런에 대해서 독성을 가지지 않는다. 이번 연구진은 쥐 뉴런 속에 형광 나노다이아몬드는 주입했고, 2가상 내부 반사 형광 비디오 현미경(pseudo-total internal reflection fluorescence video microscopy)을 사용해서 0 Hz 프레임 속도로 그들을 추적했다. 이 기술은 12 nm의 공간 해상도를 가졌다. 비디오 필름으로 각각의 나노다이아몬드의 궤적을 추적함으로써, 이번 연구진은 속도, 이동 길이 등과 같은 다양한 전달 매개변수를 확인할 수 있었다. 이번 연구진은 이런 매개변수가 분자의 농도 변화에 매우 민감하다는 것을 발견했다. 이 새로운 기술은 뉴런 속의 기능성 손상을 평가할 수 있는 보완적인 방법이다. 수많은 뇌 질환들은 단백질 유전자의 변화를 수반한다. 이 방법은 이러한 비정상적인 유전자 발현의 영향을 쉽게 검사할 수 있을 것이다. 이번 연구진은 전체 뇌를 대상으로 이 기술을 적용할 계획을 가지고 있다. 뇌는 매우 복잡하고, 이것을 조사할 수 있는 비파괴적인 방법들이 몇 개 존재하지만, 정밀도가 많이 떨어진다. 이번 연구진은 나노다이아몬드를 이용해서 뇌 속의 뉴런 변화를 매우 정밀하게 측정할 수 있었는데, 이것은 수많은 뇌 질환을 치료할 수 있는 새로운 길을 열어 줄 것이다. 이 연구결과는 저널 Nature Nanotechnology에 ldquo;Fluorescent nanodiamond tracking reveals intraneuronal transport abnormalities induced by brain-disease-related genetic risk factors rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1038/nnano.2016.260). |
